6-1-8土方机械化施工.docx
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1、6-1-8 土方机械化施工6-1-8-1 土方机械的选择土方机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深度、地质、地下水情况、 土方量、运距、现场和机具设备条件、工期要求以及土方机械的特点等合理选择 挖土机械,以充分发挥机械效率,节省机械费用,加速工程进度。土方机械化施工常用机械有:推土机、铲运机、挖掘机(包括正铲、反铲、 拉铲、抓铲等)装载机等,一般常用土方机械的选择可参考表6-47。常用土方机械的选择表6-47机械名称、特性作业特点及辅助机械适用范围推土机操作灵活,运转方 便,需工作面小,可挖 土、运土,易于转移, 行驶速度快,应用广泛1 .作业特点(1)推平;(2)运距、00m内的堆 土(
2、效率最高为60m); (3)开挖浅基 坑;(4)推送松散的硬土、岩石;(5) 回填、压实;(6)配合铲运机助铲; (7)牵引;(8)下坡坡度最大35 , 横坡最大为10 ,几台同时作业,前 后距离应大于8m2 .辅助机械土方挖后运出需配备装土,运土设 备推挖三四类土,应用松土机预先翻 松1 .推一四类土2 .找平外表,场地平整3 .短距离移挖作填,回填 基坑(槽)、管沟并压实4开挖深不大于L5m的基 坑(槽)5 .堆筑高1.5m内的路基、 堤坝6 .拖羊足碾7 .配合挖土机从事集中土 方、清理场地、修路开道等铲运机操作简单灵活,不受 地形限制,不需特设道 路,准备工作简单,能 独立工作,不需其
3、他机 械配合能完成铲土、运 土、卸土、填筑、压实 等工序,行驶速度快, 易于转移;需用劳力 少,动力少,生产效率 高1 .作业特点(1)大面积整平;(2)开挖大型基 坑、沟渠;(3)运距8001500m内的 挖运土(效率最高为200350m); (4) 填筑路基、堤坝;(5)回填压实土方;(6)坡度控制在20。以内2 .辅助机械开挖坚土时需用推土机助铲,开挖 三、四类土宜先用松土机预先翻松 2040cm;自行式铲运机用轮胎行驶, 适合于长距离,但开挖亦须用助铲1 .开挖含水率27%以下的 一四类土2 .大面积场地平整、压实3 .运距800m内的挖运土 方4 .开挖大型基坑(槽)、管 沟,填筑路
4、基等。但不适于 砾石层、冻土地带及沼泽地 区使用正铲挖掘机装车轻便灵活,回转 速度快,移位方便;能 挖掘坚硬土层,易控制 开挖尺寸,工作效率高1 .作业特点(1)开挖停机面以上土方;(2)工 作面应在1.5m以上,开挖合理高度见 表11-79; (3)开挖高度超过挖土机挖 掘高度时,可采取分层开挖;(4)装1 .开挖含水量不大于27% 的一四类土和经爆破后的 岩石与冻土碎块2 .大型场地整平土方3 .工作面狭小且较深的大1-铲土; 2-卸土5)锯齿形开行路线铲运机从挖土地段到卸土地段,以及从卸土地段到挖 土地段都是顺转弯,铲土和卸土交替地进行,直到工作段的末端才转180。弯, 然后再按相反方向
5、作锯齿形开行(图6-23)。本法调头转弯次数相对减少,同时 运行方向经常改变,使机械磨损减轻。适于工作地段很长(500m以上)的路堤、 堤坝修筑时采用。图6-23锯齿形开行路线1-铲土; 2-卸土6)螺旋形开行路线 铲运机成螺旋形开行,每一循环装卸土两次(图6-24)o 本法可提高工效和压实质量。适于填筑很宽的堤坝或开挖很宽的基坑、路堑。I ” nsnHum miMllltlliMHRfilllllllBMlUUliUUimUMUUUMUIlUll铲运土图6-24螺旋形开行路线(2)提高生产率的方法1)下坡铲土法铲运机顺地势(坡度一般3。9。)下坡铲土(图6-25),借机械往下图6-25下坡铲
6、土运行重量产生的附加牵引力来增加切土深度和充盈数量,可提高生产率25% 左右,最大坡度不应超过20。,铲土厚度以20cm为宜,平坦地形可将取土地段 的一端先铲低,保持一定坡度向后延伸,创造下坡铲土条件,一般保持铲满铲斗 的工作距离为1520cm。在大坡度上应放低铲斗,低速前进。适于斜坡地形大面 积场地平整或推土回填沟渠用。2)跨铲法 在较坚硬的地段挖土时,采取预留土填间隔铲土(图6-26)。土 展两边沟槽深度以不大于0.3m、宽度在1.6m以内为宜。本法铲土土更时增加了两 个自由面,阻力减少,可缩短铲土时间和减少向外撒土,比一般方法可提高效率。 适于较坚硬的土铲土回填或场地平整。图6-26跨铲
7、法1-沟槽;2-土填A-铲斗宽;B-不大于拖拉机履带净距3)交错铲土法铲运机开始铲土的宽度取大一些,随着铲土阻力增加,适 当减少铲土宽度,使铲运机能很快装满土(图6-27)。当铲第一排时,互相之间 相隔铲斗一半宽度,铲第二排土那么退离第一排挖土长度的一半位置,与第一排所 挖各条交错开,以下所挖各排均与第二排相同。适于一般比拟坚硬的土的场地平整。挖土方向挖土方向2|工2|4图6-27交错铲土法A-铲斗宽4)助铲法 在坚硬的土体中,使用自行铲运机,另配一台推土机在铲运机 的后拖杆上进行顶推,协助铲土(图6-28),可缩短每次铲土时间,装满铲斗, 可提高生产率30%左右,推土机在助铲的空余时间,可作
8、松土和零星的平整工作。 助铲法取土场宽不宜小于20m,长度不宜小于40m,采用一台推土机配合34 台铲运机助铲时,铲运机的半周程距离不应小于250m,几台铲运机要适当安排 铲土次序和开行路线,互相交叉进行流水作业,以发挥推土机效率。适于地势平 坦、土质坚硬、宽度大、长度长的大型场地平整工程采用。2图6-28助铲法1-铲运机铲土; 2-推土机助铲5)双联铲运法 铲运机运土时所需牵引力较小,当下坡铲土时,可将两个 铲斗前后串在一起,形成一起一落依次铲土、装土(又称双联单铲)(图6-29)。 当地面较平坦时,采取将两个铲斗串成同时起落,同时进行铲土,又同时起斗开 行(称为双联双铲),前者可提高工效2
9、0%30%,后者可提高工效约60%。适于 较松软的土,进行大面积场地平整及筑堤时采用。图6-29双联铲运法3.挖掘机(1)正铲挖掘机1)作业方法正铲挖掘机的挖土特点是:”前进向上,强制切土”。根据开挖路线与运输汽 车相对位置的不同,一般有以下两种:正向开挖,侧向装土法 正铲向前进方向挖土,汽车位于正铲的侧向装车 (图6-30a、b)。本法铲臂卸土回转角度最小(90)o装车方便,循环时间短, 生产效率高。用于开挖工作面较大,深度不大的边坡、基坑(槽)、沟渠和路堑 等,为最常用的开挖方法。正向开挖,后方装土法 正铲向前进方向挖土,汽车停在正铲的后面(图 6-30c)o本法开挖工作面较大,但铲臂卸土
10、回转角度较大(在180。左右),且汽 车要侧向行车,增加工作循环时间,生产效率降低(回转角度180。,效率约降 低23%,回转角度130。,约降低13%)。用于开挖工作面较小、且较深的基坑(槽)、 管沟和路堑等。图6-30正铲挖掘机开挖方式(a)、(b)正向开挖,侧向装土;(c)正向开挖,后方装土正铲经济合理的挖土高度见表6-53。正铲开挖高度参考数值(m) 表6-53土的类别铲斗容量(n?)0.51.01.52.0.二1.52.02.53.0*2.02.53.03.5四2.53.03.54.0挖土机挖土装车时,回转角度对生产率的影响数值,参见表6-54。影响生产效率参考表表6-542)提高生
11、产率的方法土的类别回转角度90130180一四100%87%77%分层开挖法将开挖面按机械的合理高度分为多层开挖(图6-31a);当开 挖面高度不能成为一次挖掘深度的整数倍时,那么可在挖方的边缘或中部先开挖一 条浅槽作为第一次挖土运输的线路(图6-31b),然后再逐次开挖直至基坑底部。 用于开挖大型基坑或沟渠,工作面高度大于机械挖掘的合理高度时采用。(b)图6-31分层挖土法(a)分层挖土法;(b)设先锋槽分层挖土法1-下坑通道;I、n、in-一、二、三层多层挖土法 将开挖面按机械的合理开挖高度,分为多层同时开挖,以加 快开挖速度,土方可以分层运出,亦可分层递送,至最上层(或下层)用汽车运出(
12、图6-32)o但两台挖土机沿前进方向,上层应先开挖,与下层保持3050m 距离。适于开挖高边坡或大型基坑。图6-32多层挖土法中心开挖法 正铲先在挖土区的中心开挖,当向前挖至回转角度超过90。 时,那么转向两侧开挖,运土汽车按八字形停放装土(图6-33)。本法开挖移位方 便,回转角度小(90。)。挖土区宽度宜在40m以上,以便于汽车靠近正铲装 车。适用于开挖较宽的山坡地段或基坑、沟渠等。9图6-33中心开挖法上下轮换开挖法先将土层上部1m以下土挖深3040cm,然后再挖土层上 部1m厚的土,如此上下轮换开挖(图6-34)。本法挖土阻力小,易装满铲斗, 卸土容易。适于土层较高,土质不太硬,铲斗挖
13、掘距离很短时使用。图6-34上下轮换开挖法顺铲开挖法 正铲挖掘机铲斗从一侧向另一侧,一斗挨一斗地顺序进行开 挖(图6-35a),每次挖土增加一个自由面,使阻力减小,易于挖掘。也可依据土 质的坚硬程度使每次只挖23个斗牙位置的土。适于土质坚硬,挖土时不易装满 铲斗,而且装土时间长时采用。间隔开挖法 即在扇形工作面上第一铲与第二铲之间保存一定距离(图 6-35b),使铲斗接触土体的摩擦面减少,两侧受力均匀,铲土速度加快,容易装 满铲斗,生产效率高。适于开挖土质不太硬、较宽的边坡或基坑、沟渠等。(a)图6-35顺铲和间隔开挖法(a)顺铲开挖法;(b)间隔开挖法(2)反铲挖掘机反铲挖掘机的挖土特点是:
14、“后退向下,强制切土”。根据挖掘机的开挖路线 与运输汽车的相对位置不同,一般有以下几种:1)沟端开挖法反铲停于沟端,后退挖土,同时往沟一侧弃土或装汽车运 走(图6-36a)o挖掘宽度可不受机械最大挖掘半径的限制,臂杆回转半径仅45 90 ,同时可挖到最大深度。对较宽的基坑可采用(图6-36b)的方法,其 最大一次挖掘宽度为反铲有效挖掘半径的两倍,但汽车须停在机身后面装土,生 产效率降低。或采用几次沟端开挖法完成作业。适于一次成沟后退挖土,挖出土 方随即运走时采用,或就地取土填筑路基或修筑堤坝等。2)沟侧开挖法 反铲停于沟侧沿沟边开挖,汽车停在机旁装土或往沟一侧卸土(图6-36c)。本法铲臂回转
15、角度小,能将土弃于距沟边较远的地方,但挖土 宽度比挖掘半径小,边坡不好控制,同时机身靠沟边停放,稳定性较差。用于横 挖土体和需将土方甩到离沟边较远的距离时使用。(。)(6)(。)图6-36反铲沟端及沟侧开挖法(a)、(b)沟端开挖法;(c)沟侧开挖法(c )3)沟角开挖法 反铲位于沟前端的边角上,随着沟槽的掘进,机身沿着沟 边往后作“之”字形移动(图6-37)。臂杆回转角度平均在45左右,机身稳定 性好,可挖较硬的土体,并能挖出一定的坡度。适于开挖土质较硬,宽度较小的 沟槽(坑)。(a)(b)图6-37反铲沟角开挖法(a)沟角开挖平剖面;(b)扇形开挖平面;(c)三角开挖平面4)多层接力开挖法
16、 用两台或多台挖土机设在不同作业高度上同时挖土,边挖土,边将土传递到上层,由地表挖土机连挖土带装土(图6-38);上部可用 大型反铲,中、下层用大型或小型反铲,进行挖土和装土,均衡连续作业。一般 两层挖土可挖深10m,三层可挖深15m左右。本法开挖较深基坑,一次开挖到 设计标高,一次完成,可防止汽车在坑下装运作业,提高生产效率,且不必设专 用垫道。适于开挖土质较好、深10m以上的大型基坑、沟槽和渠道。图6-38反铲多层接力开挖法(3)抓铲挖掘机抓铲挖掘机的挖土特点是:“直上直下,自重切土”。抓铲能在回转半径范围 内开挖基坑上任何位置的土方,并可在任何高度上卸土(装车或弃土)。对小型基坑,抓铲立
17、于一侧抓土;对较宽的基坑,那么在两侧或四侧抓土。抓 铲应离基坑边一定距离,土方可直接装入自卸汽车运走(图6-39),或堆弃在基 坑旁或用推土机推到远处堆放。挖淤泥时,抓斗易被淤泥吸住,应防止用力过猛, 以防翻车。抓铲施工,一般均需加配重。图6-39抓铲挖土机挖土4.装载机作业方法与推土机基本类似,在土方工程中,也有铲装、转运、卸料、返回 等四个过程(略)。6-1-8-4 土方机械施工要点1, 土方开挖应绘制土方开挖图(图6-40),确定开挖路线、顺序、范围、基 底标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置以及挖出的土方堆放地点等。绘制土方 开挖图应尽可能使机械多挖,减少机械超挖和人工挖方。IXSEZK
18、EI日二丁ES9 一一一HbiL. 一寸一 8.8m-0.5m1 1图6-40 土方开挖图1-排水沟;2-集水井;3-土方机械进出口I、II、III、IV-开挖次序.大面积基础群基坑底标高不一,机械开挖次序一般采取先整片挖至平均 标高,然后再挖个别较深部位。当一次开挖深度超过挖土机最大挖掘高度(5m 以上)时,宜分二三层开挖,并修筑10%15%坡道,以便挖土及运输车辆进出。2 .基坑边角部位,机械开挖不到之处,应用少量人工配合清坡,将松土清 至机械作业半径范围内,再用机械掏取运走。人工清土所占比例一般为L5%4%,车外运2.辅助机械土方外运应配备自卸汽车,工作面 应有推土机配合平土、集中土方进
19、行 联合作业型管沟和基槽路堑4 .独立基坑5 .边坡开挖反铲挖掘机操作灵活,挖土、卸 土均在地面作业,不用 开运输道1 .作业特点(1)开挖地面以下深度不大的土 方;(2)最大挖土深度46m,经济合 理深度为1.53m; (3)可装车和两边 甩土、堆放;(4)较大较深基坑可用 多层接力挖土2 .辅助机械土方外运应配备自卸汽车,工作面 应有推土机配合推到附近堆放1 .开挖含水量大的一三类 的砂土或粘土2 .管沟和基槽3 .独立基坑4 .边坡开挖拉铲挖掘机可挖深坑,挖掘半径 及卸载半径大,操纵灵 活性较差1 .作业特点(1)开挖停机面以下土方;(2)可 装车和甩土;(3)开挖截面误差较大; (4)
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